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异步电动机是通过电磁感应作用把电能传送到转子再转化为轴上输出的机械能的，在能量变换的过程中电磁转矩起了关键性的作用。下面就根据异步电机的T型等效电路来分析其功率关系和转矩关系，然后推导出异步电动机的电磁转矩公式。 功率平衡方程式 当三相异步电动机以转速n稳定运行时，定子绕组从电源输入的电功率P1为  P1的一小部分消耗于定子绕组铜损耗PCul=3I21R1 （3—20） 又一小部分消耗于定子铁心中产生的铁耗PFe=3I2mrm （3—21） 余下的大部分功率就是通过气隙旋转磁场，利用电磁感应作用传递到转子上的功率，叫电磁功率，用户Pem表示， Pem=P1-PCul-PFe （3—22） 本文来自www.eadianqi.com Pem等于转子回路全部电阻上的损耗，Pem=3E/2I/2cos  =m2E2I2cos （3—23）转子绕组感应电动势，产生电流，也会产生转子铜损耗PCu2=3I/2r/2=sPem （3—24） 旋转磁场切割转子铁心也将引起转子铁损耗，由于正常运行时，异步电动机转差率很小，旋转磁场相对于转子的转速很小，以致转子铁心中磁通交变频率f2很低，通常仅0.5~2.5Hz，所以转子铁耗很小，一般可以忽略不计。 这样输入给转子的电磁功率Pem仅须扣除转子铜耗PCu2，便是产生于电机转轴上带动转子旋转的总机械功率PMEC，也就等于等效电阻  上的损耗，即 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 PMEC=Pem-PCu2=3  2=（1－s）Pem （3—25）Pcu2=S?Pem （3—26） 电机旋转时由于轴承摩擦和风阻转矩而要损耗一部分功率，叫机械损耗Pmec。另外还有一些附加损耗Pad，它也要消耗电动机轴上的一部分功率。这样，异步电动机轴上得到的总机械功率PMEC应减去机械损耗和附加损耗，才是轴上输出的机械功率P2，即 P2=PMEC-Pmec-Pad （3—27） 附加损耗与气隙大小和工艺因素有关，很难计算，一般根据经验选取： 对大型异步电动机Pad= 0.5％PN 对小型铸铝转子异步电动机Pad= (1~3)％PN  本文来自www.eadianqi.com 图3—20 异步电动机的功率流程图 一般把机械损耗和附加损耗统称为电动机的空载损耗，用P0表示，于是 P2=PMEC-P0 (3—28) 式(3－22)、(3－25)和(3—27)反映了异步电动机内部的功率流程和功率平衡关系。功率流程还可用图3—20所示的功率流程图表示，更为清晰。由以上三式或功率流程图可得异步电动机总的功率平衡方程式 P2=P1-PCu1-PFe-PCu2-Pmec-Pad=P1-ΣP （3—29） 式中ΣP =PCu1+PFe+PCu2+Pmec+Pad为异步电动机的总损耗。 转矩平衡方程式 由动力学知道，旋转体的机械功率等于作用在旋转体上的转矩与其机械角速度的乘积。将式(3—28)的两边同除以转子机械角速度n使得到稳态时异步电动机的转矩平衡方程式  本文来自www.eadianqi.com 可见电磁转矩Tem与电磁功率成正比。式（3—31）表明，电磁转矩Tem等于总机械功率PMEC除以转子机械角速度Ω，也等于电磁功率Pem，除以同步机械角速度Ω1，这是一个很重要的概念。前者是从转子本身产生机械功率导出的，由于转子本身的机械角速度为Ω，所以Tem =  ；后者则是从旋转磁场对转子作功这一概念得出的，由于旋转磁场以同步机械角速度Ω1旋转而拖动转子旋转，其每秒所作的功就是通过气隙传送到转子上的总功率Pem，所以Tem =  。电磁转矩 电磁转矩公式我们从等效电路简单地导出。 由式(3—31)与电磁功率表达式，可得  自动控制网www.eadianqi.com版权所有 对已制成的异电动机来说，C/T为常数。当磁通的单位为Wb，电流的单位为A，则上式转矩的单位为N?m。 从上式看出，异步电动机电磁转矩与气隙每极磁通Φ0和转子电流的有功分量的乘积成正比。说明正是由此二者的相互作用才产生电磁转矩。公式（3—32）与直流电动机电磁转矩公式极为相似。 |